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1、目 录全套CAD图纸，联系153893706一般部分设计目 录1一般部分11 矿区概述及井田地质特征11.1矿区概况11.1.矿井地理位置、地形特点和交通条件概述11.1.2矿区气候条件21.1.3 矿区水文及地震情况21.2 井田地形地势以及井田的勘探程度21.2.1综合柱状图31.2.2井田地质构造及特征41.2.3矿井水文地质特征51.2.4矿井涌水量51.3 煤层特征51.4地温72 井田开拓82.1井田境界及可采储量82.1.1井田境界82.1.2可采储量102.1.3矿井设计生产能力及服务年限132.2井田开拓152.2.1井田开拓的基本问题152.2.2矿井基本巷道182.2.3
2、运输设备的选择282.2.4矿井提升323 采煤方法及带区巷道布置373.1煤层的地质特征373.2带区巷道布置及生产系统373.2.1带区的位置和划分373.2.2生产系统373.2.3带区内同采工作面数的确定383.2.4煤层和工作面的开采顺序和接替顺序403.2.5确定带区各种巷道的尺寸、支护方式及通风方式403.2.6确定带区生产能力和采出率413.3采煤方法423.3.1采煤工艺方式423.3.2回采巷道布置474 矿井通风494.1矿井通风系统的选择494.1.1矿井通风系统的基本要求494.1.2矿井通风方式的选择494.1.3主要通风机工作方法534.2采区通风方式544.2.
3、1采区通风概述544.2.2 采区通风系统的要求554.2.3工作面通风方式的选择564.2.4 通风构筑物594.2.5采区通风网络594.2.6采区风量594.2.7采区通风合理性评价614.3掘进通风614.3.1掘进通风的基本要求614.3.2掘进工作面通风系统设计原则624.4 矿井所需风量664.4.1.硐室需风量计算664.4.2其他用风巷道的需风量计算664.4.3矿井总风量计算664.4.4矿井风量分配674.5 矿井通风阻力684.5.1矿井通风阻力计算的方法684.5.2矿井通风总阻力734.5.3两个时期的矿井总风阻和总等积孔734.6矿井通风设备的选择734.6.1矿
4、井通风设备的要求744.6.2 选择主要通风机744.6.3电动机选型784.7矿井反风措施及装置784.7.1矿井反风的目的意义784.7.2反风方法及安全可靠性分析794.8概算矿井通风费用794.9防止特殊灾害的安全措施814.9.1瓦斯管理措施814.9.2煤尘的防治814.9.3防火814.9.4防水825 矿井安全技术措施835.1矿井安全技术概况835.1.1煤的自燃835.1.2瓦斯概况835.1.3煤尘835.1.4.矿井煤与瓦斯突出危险性845.1.5.冲积地压及地温情况845.1.6 矿井涌水量及突水845.2矿井灾害预防及处理计划845.2.1应急救援的范围845.2.
5、2预案启动855.2.3应急救援原则855.2.4重大事故应急救援组织机构及职责865.2.5应急救灾原则步骤865.2.6事故可能发生的范围、类型及后果895.2.7事故处理措施915.2.8井下瓦斯煤尘爆炸事故的应急救援预案975.2.9井下火灾事故的应急救援预案1015.2.10应急预案的保障措施105专题部分1081 矿井概况1081.1 交通位置1081.1.2可采煤层及储量1091.2 矿井通风方式及瓦斯情况1122 矿井2#煤层瓦斯参数的测定1142.1煤体坚固性系数f值的测定1142.1.1 煤体坚固性系数测定原理1142.1.2 煤体坚固性系数的测定方法和步骤1162.1.3
6、 测定结果1162.2瓦斯放散初速度p测定1172.2.1 测试原理1172.2.2 试样制备1182.2.3 测定结果1192.3煤的孔隙率及真、视密度的测定1192.3.1 煤层孔隙的分类1192.3.2 煤层微孔隙性的研究意义1202.3.3 煤层微孔隙性的研究方法及测定结果1212.4煤样的工业分析1222.4.1 测试设备1222.4.2 水分测定1222.4.3 灰分测定1222.4.4 挥发分测定1232.4.5 固定碳计算1232.4.6 测试结果1232.5煤样的吸附常数测定1242.5.1 测试原理1242.5.2 测试设备1252.5.3 测试方法1262.5.4 测试结
7、果1272.6 矿井2#煤层瓦斯含量和瓦斯压力1272.6.1 测定原理1272.6.2 测试结果1312.6.3 煤层瓦斯压力与瓦斯含量的关系1322.7 矿井2#煤层瓦斯参数测定结果汇总1343 结论136英文原文138中文译文150参考文献：159致 谢160一般部分一般部分1 矿区概述及井田地质特征1.1矿区概况1.1.矿井地理位置、地形特点和交通条件概述丰城矿务局建新煤矿位于赣江中下游的丰城市境内，在丰城市西北向，其中心距丰城市10km，它东邻坪湖矿，西以建新井、八一煤矿的无煤区为界，北起B4煤层露头线，南至禄糖、毛眼塘水库一线，走向长约6.12km，倾斜宽4.02km，面积24.6
8、6km2。所在地理坐标为：东经：11544381154705，北纬：281507281714，主井井口坐标为X=3130366.283、Y=3937896.564、Z=+54.013m，矿井开采煤层深度为：-35-650m。图1.1 矿井交通位置图矿井属赣江流域丘陵地带，地势起伏较小，中部地势稍高，南北部地势比较低平，主要丘岭有骑马岭、南神岭、梅仙岭、仙姑岭等（建新煤矿位于仙姑岭），基本上延东西向分布，纵贯本区中部，形成南北水系的分水岭，岭高一般在120159.91m，呈单斜山形、南坡平缓：坡角在812，北坡稍陡：坡角在2535。区内发育自北向南的较多沟谷以及较多的水库，其中矿区西部的洪塘水库
9、的覆盖面积最大，且水库小溪及河流的流量，水位变化均受季节控制，矿井受地表水的影响不大，矿井水文地质较简单，主要受防尘水以及老塘采空区影响。丰城矿务局建新煤矿隶属于江西省煤炭集团公司，为国家大二型企业，位于丰城市上塘镇镜内，西距（南）昌-樟（树）高速公路5公路。东距丰城市区10公里接105国道。赣江从其东侧约3公里自南而北入鄱阳湖，另有铁路专用支线与浙赣铁路衔接、交通便捷。1.1.2矿区气候条件本矿区属于半干燥大陆性气候，具有长江流域的过渡性质，而又接近北方气候，总特点是入冬较晚，而回春均较早，冬季干燥，夏季多雨，降水表现为集中度高，年变化大，形成春季易旱，盛夏易涝的气候特点，年平均降雨量为79
10、9.4mm，据丰城气象资料，多年平均气温，年平均气温14.9摄氏度，历年最高气温42.6，最低气温零下18.8，年平均降雨量794.6mm，全年风向频率多为东南偏东风，四季风向变化较大，春季多东南风，秋季多偏北风，年平均风速4.2m/s，最大风速23m/s。1.1.3 矿区水文及地震情况建新矿水文地质情况较为简单，最大涌水量107m3/h，一般为25-35m3/h，主要含水层有：1）长兴灰岩含水层：为煤系地层顶部的主要含水量，分布于阳坑小河南北二侧，岩溶发育，含水性较好，距B4煤层约300m，对B4开采影响极小，对C煤组开采威胁较大。2）老山砂岩含水组：主要为几层含裂隙水的细砂岩层，含水性弱，
11、开采时一般为滴水。3）茅口灰岩含水层：裂隙发育，位于B4煤层之下，对B4开采无影响，主要是矿区供水水源。水害对建新矿危害较小，多为采空区积水渗透，水量小。1.2 井田地形地势以及井田的勘探程度地形与地势：本区位于华南海盆的萍乡一乐平反“S”形拗陷带中部。区内以发育有华夏系的北东向褶皱，南北向断裂，东西向的褶皱，其北、。 图1.2 综合柱状图其西分别为九岭及武功山东西向构造，它居于昆仑-秦岭马南岭绋向构造带之间区域性。东西向造带，由于与华夏系的复合而形成反“S”型。对井田构造关系较密切的区域构造当属东西向构造-曲江向斜，仙姑岭矿区总体走向N80E，倾向南东。倾角10左右，向西至梅仙岭也随之增大，
12、其在西部增至有23，走向北西突出的弧形，沿倾斜方向倾角基本无变化，仅在-1000米左右的深度倾角变平，然后逐渐转变成向NE倾斜，从而构成一个开阔而简单的向斜，轴向N70E。建新井田位于曲江向斜的北翼。1.2.1井田煤系地层概述（见图1.2地质综合柱状图）1.2.2井田地质构造及特征1.2.2.1 区域地质构造建新煤矿属于丰城矿区曲江向斜的北翼，总体为一单斜构造，地层走向为北东东及近东西向，倾向南及南东，倾角511（由西向东倾角逐渐增大）；在西翼F5断层和牛坊山背斜之间地层走向为北东，倾向北西。地质构造总体来讲较简单，断裂构造多分布在井田边界，影响矿井生产及工程布置的构造较少，矿区范围内共发育有
13、三条落差较大延伸较长的断层，F3、F4、F5。F3断层走向10W、倾角67，落差1026m，F4断层组（由F4-1、F4-2、f4-3组成）断层走向从西到东由S40至60E，偏转为N60至80，总落差在1085m之间，F5断层走向6080，倾角为2555，范差为124180m。表1.1 构造运动及其地质建造构造运动运动特点构造格架备注中岳运动北东南西向挤压前震旦系形成北西南东向的褶皱基底怀远运动、加里东运动两次抬升缺失奥陶系至中石灰系地层加里东运动、印支运动相对稳定形成晚石生代含煤地层印支运动抬升缺失侏罗系、白垩系地层燕山运动隆起、拗陷北西南东向褶皱和断裂伴随有岩浆活动喜马拉雅山运动拗陷新生代
14、沉积1.2.2.2井田地质构造本井田主干断裂构造多分布在井田边界，影响矿井生产及工程布置的构造较少，形成相对简单的构造类型。井田内有两组较发育呈X型的小型断层。在井田的东翼以走向北东，倾向北西或南东的断层为主，西翼发育以走向北西倾向北东或南西的断层为主，断层的倾角一般在4560之间。在牛坊山背斜以西与F5之间的地块内发育许许多张性为主的破碎带较宽的扭张性断层，走向北20-50东之间，倾向南东。倾角都在60以上，落差110米不等，其特征为延伸短，破碎带宽。1.2.3矿井水文地质特征己组煤层顶板砂岩裂隙承压含水层，以中、粗粒砂岩为主，钙质胶结。裂隙发育，补给条件差，以静储量为主，根据一，四，六矿外
15、勘探报告及吴寨矿地质报告。该含水层K=0.0576m/d，q=0.0183L/sm.己组煤层底板灰岩岩溶裂隙承压含水层（L 2），以灰岩为主，岩溶裂隙发育，补给水源主要来自基岩风化带和南部灰岩裸露区接受大气降水补给，浅部含水丰富，-130水平以下含水条件较差，含水层厚度810m.煤层顶、底板灰岩岩溶裂隙含水层（L5L7），以薄层状灰岩组成，顶板L5灰岩厚45米，底板灰岩L6，L7灰岩厚度共计810米，本含水层下为铝土质泥岩，厚812米，与寒武系灰岩相隔，寒武系灰岩为庚组煤层开采的间接充水含水层。1.2.4矿井涌水量建新矿水文地质情况较为简单，最大涌水量107m3/h，一般为25-35m3/h，
16、以上正常和最大涌水量可作为采区排水系统配置和设备选型的参考。1.3 煤层特征主要可采煤层情况，煤层赋存条件、煤层层数、厚度，资源储量，煤质，煤种建新矿井田范围内煤系地层为上二迭乐平统龙潭煤系，含煤层有官山层、老山层及王潘层。自下由上分别为官山层含三号煤层，老山层含四号煤层，王潘里层含五号煤层，仅三号煤层可采，为建新矿开采煤层。四号煤层和五号煤层局部可采，是地方小井的开采煤层。建新井田在仙姑岭矿区的西部，曲江向斜的北翼，煤层产状总体走向是N80E，倾角10左右，向西至梅仙岭倾角随之增大，其在西部增至23，呈向北西突出的弧形，沿倾斜方向倾角无变化。仅在负1000米左右的深度倾角变平，然后逐渐变成向
17、NE倾斜，从而构成一个开阔而简单向斜轴向N70E。建新矿水文地质情况较为简单，最大涌水量107m3/h，一般为25-35m3/h，主要含水层有：1）长兴灰岩含水层：为煤系地层顶部的主要含水量，分布于阳坑小河南北二侧，岩溶发育，含水性较好，距三号煤层约300m，对三号开采影响极小，对四号煤层开采威胁较大。2）老山砂岩含水组：主要为几层含裂隙水的细砂岩层，含水性弱，开采时一般为滴水。3）茅口灰岩含水层：裂隙发育，位于三号煤层之下，对三号煤层开采无影响，主要是矿区供水水源。水害对建新矿危害较小，多为采空区积水渗透，水量小。可采煤层特征表1.2可采煤层特征表煤层号厚度（m）顶板岩性底板岩性与下层间距（
18、m）最小最大最小最大平均平均三号1.24.0深灰色砂岩、细砂岩、砂质泥岩灰色泥岩18.7328.783.7723.3四号0.51.2灰色泥岩、砂质泥岩泥岩、砂岩40.3272.550.862.21五号0.31.1石灰岩、沙泥岩砂质泥岩、细砂岩0.71 煤质及其类别：本区煤质稳定，根据井田内各煤层挥发份、粘结指数、胶质层最大厚度，结合中国煤炭分类国家标准（GB575286），对照中国煤炭分类简表，本矿区各煤层特性如下： 三号煤层煤岩特征为：有机组分占总量的86%，其中镜质组分又占86%，无机组分占14%，以粘土质为主，含量占94%，各种显微组分含量较齐全，显微煤岩结构为条带状结构。三号煤层的水分
19、（Wf）为0.451.14%，平均值为0.81%，原煤灰份（Ad）为10.6623.87%，平均值为17.6，挥发份（Vdaf）为19.2720.03，平均值为19.76，硫份（Ftd）为0.531.74%，平均值为31.11MJ/kg；固定炭（C）为59.7472.46%，平均值为65.03，故三号煤层为低中灰、低硫粉、低挥发性，特变热值煤。根据对三号煤的胶质层测定，煤质牌号为焦煤、井田深部煤变质程度较高，牌号为瘦煤。煤层中的有害成份主要是硫和磷。2 煤的用途：根据本矿的煤质情况及当地市场的需求，本矿生产的原煤和经加工的块煤主要用于电厂、热电厂和分散客户，可主要作为电力、船舶、锅炉用煤及其他
20、工业用煤。3 煤的容重及硬度系数：经过化验分析得出三号，四号，五号各煤层的容重均为为1.4t/m3；己15、己17煤f=3；庚20煤f2.5。4 瓦斯含量：建新煤矿三号煤层属“双突”高沼气矿井，随着开采深度的增加，瓦斯涌出量增加，瓦斯梯度为12m/m3/t，工作面瓦斯绝对涌出量为：西部23.25m3/分，中部为27.09m3/分，东部为26.59m3/分；按低瓦斯采区管理。5 煤尘及其爆炸性：煤尘具有强烈爆炸危险，述测定表明，开采煤层定为有煤尘爆炸性危险，故生产中应采取有效的预防措施，以保证安全生产。因此生产设计中应注意做好洒水及其它的防范工作。6 煤的自燃性：煤层具有自然倾向，自燃发火期为2
21、4个月，地压因素也越来越明显，地温增温梯度为4.45.4/百米。所以设计中应该提高采掘速度，合理安排回采与掘进之间的关系，尽量减少煤巷空闲情况的出现，采空区要求封闭严实，以防止余煤的自燃。1.4地温地压因素也越来越明显，地温增温梯度为4.45.4/百米。属地温异常区，所以应在深部开采时应采取相应的降温措施。2 井田开拓2.1井田境界及可采储量2.1.1井田境界1井田范围在煤田划分为井田时，要保证各井田有合理的尺寸和境界，使煤田各部分都能得到合理的开发。煤田范围划分为井田的原则有：（1）井田范围内的储量，煤层赋存情况及开采条件要与矿井生产能力相适应；（2）保证井田有合理尺寸；（3）充分利用自然条
22、件进行划分，如地质构造（断层）等；（4）合理规划矿井开采范围，处理好相邻矿井间的关系。本井田位于丰城矿务局总体发展规划中的同忻联合井田建新分区南部，根据以上原则，矿西北以F1和F2断层为界，东北以F3断层为界，南部以F4断层和人为边界为界，东南及西南以人为边界，按矿区内统一划分的井田边界，井田总体呈长方形。2开采界限本井田的主要含煤地层由老至新为：太古界集宁群、寒武系、奥陶系马家沟组、石炭系中统本溪组、上统太原组、二叠系下统江西组、下石盒子组、上统上石盒子组、第四系中、上更新统、全新统。本设计涉及的含煤地层为石炭系太原组，太原组含煤地层，厚32.13m120.92m，一般厚75.90m，由灰、
23、灰白、灰黑色砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩、煤层等组成。砂岩以灰黑色为主，成份主要为石英，次为长石和岩屑，胶结较好，磨圆度中等，多为次圆和次棱角状，含有较为丰富的植物化石。太原组在该井田内共含煤6层（2、3、5、6、7、8），煤层总厚2.6012.12m，平均厚8.94m，含煤系数16.3% 。其中可采煤层为3号煤，其它为薄而不稳定煤层，工业价值不大。3井田尺寸井田的走向最大长度为7.12 km，最小长度为5.40km，平均长度为6.12 km。井田的倾斜方向最大长度为4.21 km，最小长度为3.60 km，平均长度为4.02 km。煤层的倾角最大为12，最小为1，平均为4。井田的水平面积按下
24、式计算： 式中： S井田的水平面积，km2；H井田的平均水平宽度，km； L井田的平均走向长度，km；则井田的水平面积为：S=6.12 4. 02/cos4 =24.66 km2 。本次储量计算是在精查地质报告提供的1：10000煤层底板等高线图上计算的，储量计算可靠，井田面积24.60 km2。图2.1 井田边界及煤层赋存状况示意图4井田的工业储量 （1）储量计算基础1）根据建新井田地质勘探报告提供的煤层储量计算图计算；2）依据煤炭资源地质勘探规范关于化工、动力用煤的标准：计算能利用储量的煤层最低可采厚度为0.8m，原煤灰分不大于40%。计算暂不能利用储量的煤层厚度为0.70.8m；3依据国
25、务院过函（1998）5号文关于酸雨控制区及二氧化硫污染控制区有关问题的批复内容要求：禁止）新建煤层含硫份大于3%的矿井。硫份大于3%的煤层储量列入平衡表外的储量；4）储量计算厚度：夹石厚度不大于0.05m时，与煤分层合并计算，复杂结构煤层的夹石总厚度不超过每分层厚度的50%时，以各煤分层总厚度作为储量计算厚度；5）井田内主要煤层稳定，厚度变化不大，煤层产状平缓，勘探工程分布比较均匀，采用地质块段的算术平均法。6）煤层容重：3号煤层容重为1.4t/m3.。（2）井田地质勘探井田地质勘探类型为精查，属详细勘探。井田范围内钻孔分布，井田内北部边界附近和西部及东部边界附近，钻孔布置较少；其它区域钻孔分
26、布比较均匀，勘探详细。井田内北部边界附近、西部边界附近以及东部边界附近属B级储量，断层附近属C级储量，其它区域为A级储量。高级储量占99.6%，符合煤炭工业设计规范要求。（3）工业储量计算井田范围内的煤炭储量是矿井设计的基本依据，矿井主采煤层为3号煤层，采用算术平均法。即煤炭工业储量是由煤层面积、容重及厚度相乘所得，其公式一般为： 其中：Zg矿井的工业储量，t； S 井田的倾斜面积，26.4km2； M煤层的厚度，3.77m； R 煤的容重，t/m3，取R=1.4 t/m3。则：Zg = 26.40/cos403.771.4 =139.7Mt2.1.2可采储量1安全煤柱留设原则（1）工业场地、
27、井筒留设保护煤柱，对较大的村庄留设保护煤柱，对零星分布的村庄不留设保护煤柱，搬迁井田内地表的小村庄。（2）各类保护煤柱按垂直断面法或垂线法确定。用岩层移动角确定工业场地、村庄煤柱。岩层移动角为75，表土层移动角为45；（3）维护带宽度：风井场地20m，其他15m；（4）断层煤柱宽度30m，井田境界煤柱宽度为20m；（5）工业场地占地面积，根据煤矿设计规范中若干条文件修改决定的说明中第十五条，工业场地占地面积指标见表2.1。表2.1 工业场地占地面积指标井 型（万t/a）占地面积指标（公顷/10万t）240及以上1.0120-1801.245-901.59-301.8以指标规定建新矿工业场地计算
28、为：（1）占地面积指标取：1.5公顷/10万t（2）面积计算：90万t 1.5公顷/10万t =13.5公顷2矿井保护煤柱量（1）边界断层保护煤柱边界保护煤柱损失量可按下列公式计算其中：P边界煤柱损失量，m； L边界保护煤柱宽度，m； B边界长度，m； M煤层厚度，m； R煤的容重，t/m3，取R=1.4 t/m3。井田边界断层煤柱按经验值30m的宽度留置，西北部F1为4.24km，F2为2.06 km，F3为3.88 km，F4为4.12 km，总长度为：14.30km。井田的边界断层保护煤柱为：P=14.30103303.77/cos41.4 =2.34Mt（2）煤层露头的安全防水煤柱本井
29、田无须留设安全防水煤柱。（3）人为边界保护煤柱人为边界按照20m留置，北部、东南、西南部边界为人为边界，长度为分别为0.38km、1.24km、3.96km、2.36km，总长度为：7.94km。P3=7.9410203.77/cos41.4 =0.84Mt（4）井田内断层保护煤柱井田内断层F5较小，可直接采过，不计保护煤柱，P4=0。（5）工业广场保护煤柱工业广场按级保护留围护带宽度20m，工业广场面积由表2.1确定，取13.5公顷，长为450m宽为300m长的方形。3煤层： 由此根据上述已知条件，画出如图2.2所示的工业广场保护煤柱的尺寸，并由图可得出保护煤柱的尺寸为：S=梯形面积=(上宽
30、+下宽)高/（2cos4） S=（650+718）8152=190180m2/（2cos4）则：工业广场的煤柱量为： 式中： Zi工业广场煤柱量； S工业广场面积； M煤层厚度； R煤的容重。则：Z=2.9M万t综合以上计算，则矿井的可采储量按下式计算： Zk=(Zg-P) C 其中：Zk-矿井的可采储量，t； Zg-矿井的工业储量，t； P-保护工业场地、井筒、井田境界、河流、湖泊、建筑物等留设的永久煤柱损失量，t； C -采区采出率，三煤层为75%。3煤层 =（139.7-6.08）75%=100.22Mt则：Zk =Z3=100.22Mt即矿井可采储量为100.22M吨。表2.2 保护煤
31、柱损失量煤 柱 类 型损失量（Mt）边界断层保护煤柱2.34人为边界保护煤柱0.84工业广场煤柱2.9合 计6.082.1.3矿井设计生产能力及服务年限1矿井工作制度根据煤炭工业矿井设计规范相关规定，确定矿井设计年工作日为330天，工作制度采用“三八制”，每天三班作业，两班生产，一班准备，每班工作8小时。矿井每昼夜净提升时间为16小时。2矿井设计生产能力确定的依据煤炭工业矿井设计规范第2.2.1条规定：矿井设计生产能力应根据资源条件、开采条件、技术装备、经济效益及国家对煤炭的需求等因素，经多方案比较或系统优化后确定。矿区规模可依据以下条件确定：（1）资源情况：煤田地质条件简单，储量丰富，应加大
32、矿区规模，建设大型矿井。煤田地质条件复杂，储量有限，则不能将矿区规模定得太大；（2）开发条件：包括矿区所处地理位置（是否靠近老矿区及大城市），交通（铁路、公路、水运），用户，供电，供水，建筑材料及劳动力来源等。条件好者，应加大开发强度和矿区规模;否则应缩小规模；（3）国家需求：对国家煤炭需求量（包括煤中煤质、产量等）的预测是确定矿区规模的一个重要依据；（4）投资效果：投资少、工期短、生产成本低、效率高、投资回收期短的应加大矿区规模，反之则缩小规模。3矿井设计生产能力建新井田储量丰富，煤层赋存稳定，顶底板条件好，断层褶曲少，倾角小（4度），厚度变化不大，开采条件较简单，技术装备先进，经济效益好，
33、煤质为优质动力煤，交通运输便利，市场需求量大，宜建大型矿井。确定建新矿井设计生产能力为90万t/a。矿井生产能力主要根据矿井地质条件、煤层赋存情况、开采条件、设备供应及国家需煤等因素确定。4矿井服务年限矿井服务年限必须与井型相适应。矿井可采储量Zk、设计生产能力A矿井服务年限T三者之间的关系为： 式中: T矿井服务年限，a；Zk矿井可采储量，万t；A设计生产能力,万t；K矿井储量备用系数，取1.4；则，矿井服务年限为：T =100.22/(901.4)=80a符合煤炭工业矿井设计规范要求。5井型校核下面按矿井的实际矿井开采能力，及辅助生产环节的能力、储量条件及安全条件等因素对井型进行校核。（1
34、）矿井开采能力校核矿井的开采能力取决于回采工作面和带区的生产能力，根据本设计矿井开拓及后面采煤方法可知，该矿井由于煤层地质条件好，主采煤层煤层厚3.77m，可布置一个一次采全高工作面保产，煤层开采能力能满足矿井设计生产能力。（2）辅助生产环节的能力校核本设计的矿井年产90万吨/年，为中型矿井，开拓方式为立井单水平开拓。主井采用一对20t箕斗，提升能力大，能满足提升方面的要求。大巷采用胶带输送机运煤，运输能力很大，自动化程度高。辅助运输采用固定箱式矿车运输，运输能力大。井底车场采用卧式车场，调车方便，通过能力大，满足矸石、材料及人员的运输要求。因此辅助生产环节完全能够满足设计生产能力的要求。（3
35、）通风安全条件的校核本矿井瓦斯相对涌出量为11m3/t，属于低瓦斯矿井，煤层的挥发份在33.546.14%之间，灰分在12.9240.17%之间。经计算各煤层的煤尘爆炸指数在41.7264.57%之间，存在着煤尘爆炸的危险性。矿井通风在第一水平初期时采用中央并列式通风，通风系统简单，有专门的风井回风，可以满足矿井通风的要求。水文地质条件简单，涌水量为190 m3/h，无突水危险。2.2井田开拓井田开拓是指在井田范围内，为了采煤，从地面向地下开拓一系列巷道进入煤体，建立矿井提升、运输、通风、排水和动力供应等生产系统。这些用于开拓的井下巷道的形式、数量、位置及其相互联系和配合称为开拓方式。其中包括
36、确定，主、副井和风井的井筒形式、深度、数量、位置、阶段高度、大巷位置、采（带）区划分以及开采顺序与通风运输系统。2.2.1井田开拓的基本问题1地质条件对开采的影响（1）井田地处低山丘陵区，地形不很复杂，可供选择的工业场地位置较多。（2）矿井瓦斯含量低，矿井容易达到通风安全要求。（3）井田首采3号煤层赋存平缓，地质构造简单，其顶、底板为细中粒砂岩，厚层状泥岩，局部为砂质泥岩或落层状泥岩，抗压强度较大 ，岩石的完整性，稳定性较好，顶板易于管理，底板虽有发生底鼓的可能性，但是如果管理恰当的话，不影响巷道布置，开采条件比较好，对矿井使用现代化设备、建设高产高效矿井有利。2井筒形式、数目的确定（1）井硐
37、形式的确定井筒形式有三种：平硐、斜井、立井。一般情况下，平硐最简单，斜井次之，立井最复杂。平硐开拓受地形迹埋藏条件限制，只有在地形条件合适，煤层赋存较高的山岭、丘陵或沟谷地区，且便于布置工业场地和引进铁路，上山部分储量大致能满足同类井型水平服务年限要求。斜井开拓与立井开拓相比：井筒施工工艺、施工设备与工序比较简单，掘进速度快，井筒施工单价低，初期投资少；地面工业建筑、井筒装备、井底车场及硐室都比立井简单，井筒延伸施工方便，对生产干扰少，不易受底板含水层的威胁；主提升胶带化有相当大的提升能力，可满足特大型矿井主提升的需要；斜井井筒可作为安全出口，井下一旦发生透水事故等，人员可迅速从井筒撤离。缺点
38、是：斜井井筒长辅助提升能力少，提升深度有限；通风路线长、阻力大、管线长度大；斜井井筒通过富含水层、流沙层施工技术复杂。对于平原地区的建新矿的来说，由于煤层埋藏深度大，不能建斜井。立井开拓不受煤层倾角、厚度、深度、瓦斯及水文等自然条件的限制，在采深相同的的条件下，立井井筒短，提升速度快，提升能力大，对辅助提升特别有利，井筒断面大，可满足低瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井需风量的要求，且阻力小，对深井开拓极为有利；当表土层为富含水层或流沙层时，立井井筒比斜井容易施工；对地质构造和煤层产状均特别复杂的井田，能兼顾深部和浅部不同产状的煤层。主要缺点是立井井筒施工技术复杂，需用设备多，要求有较高的技术水平，井
39、筒装备复杂，掘进速度慢，基本建设投资大。根据自然地理条件、技术经济条件等因素，综合考虑建新矿的实际情况：1）表层土较厚，口泉河冲积形成，风化严重；2）地面标高平均+1430m左右，煤层埋藏较深，距地面垂深在400600m之间；3）矿井年设计生产能力为90万t/a，为中型矿井。该矿井采用立井开拓为宜。根据矿井提升的需要与本矿的地质条件及煤矿安全规程的规定，在本井田的中上部设立主副井井筒各一个。主井用来提升原煤，副井用来运送人员、材料、矸石及通风等。本矿井的瓦斯含量小，属于低瓦斯矿井。考虑到井田走向较长，为了减少通风阻力，我们设计的大巷的断面面积较大，以保证矿井的正常通风。（2）井筒位置的确定原则
40、1)有利于第一水平的开采，并兼顾其他水平，有利于井底车场和主要运输大巷的布置，石门的工程量要尽量少；2)有利于首采采区布置在井筒附近的富煤阶段，首采区要尽量少迁村或不迁村；3)井田两翼的储量基本平衡；4)井筒不宜穿过厚表土层、厚含水层、断层破坏带、煤与瓦斯突出煤层或软弱岩层；5)工业广场应充分利用地形，有良好的工程地质条件，且避开高山、低洼和采空区，不受崖崩滑坡和洪水的威胁；6)工业场地宜少占耕地，少压煤；7)水源、电源较近，矿井铁路专用线短，道路布置合理。（3）井筒位置的确定综上，为便于地面运输及工业广场布置，主井井筒位置布置方案也可以选择在井田西部边界附近。考虑以上井筒位置确定原则，并结合
41、矿井实际情况，最终确定主、副井筒位于井田的中央，有利于减少矿井保护煤柱损失。 风井井口位置的选择应在满足通风条件的前提下，与提升井筒的贯通位置最短，并利用各种煤柱以减少保护煤柱的损失。本矿井采用中央风井回风，故将风筒布置在工业广场保护煤柱内，从而减少了煤柱的损失。综合以上因素，结合矿井实际情况，提出本矿井井筒布置位置如下：表2.3 井筒位置坐标井筒名称XYZ副井442714054222601450主井3944153237588741450风井39441500375804314503工业广场的位置、形状和面积的确定工业场地的选择主要考虑以下因素：尽量位于储量中心，使井下有合理的布局；占地要少，尽
42、量做到不搬迁村庄；尽量布置在地质条件较好的区域，同时工业场地的标高要高于最高洪水位；尽量减少工业广场的压煤损失。考虑以上因素和本矿井的实际情况，工业广场与主副井筒布置位置相同，工业广场面积13.5公顷，定为450300的长方形。4井田开拓的方案本井田开拓方式的选择，主要考虑到以下几个因素：（1）本井田煤层埋藏较深，煤层可采线最浅处在+1450，最深处到+750m，区内新生界松散沉积物广泛分布，厚度一般为100m左右。（2）煤层倾角较小，平均倾角只有4，为近水平煤层，并且下部煤层更加平缓。可采用带区布置，也可采用盘区布置。（3）可采煤层为3号煤， 3号煤平均厚度3.77m。（4）本矿地表地势较平
43、坦，且多为农田，无大的地表水系和水体，平均标高为+1430m。2.2.2矿井基本巷道1井筒全矿井有三个井筒构成，分别是主井、副井和风井，都为立井，圆形断面。（1）主井主井井筒采用立井形式，圆形断面。位于矿井工业场地，担负全矿井0.9Mt/a的煤炭运输。井筒内装备一对20t箕斗，采用多绳摩擦轮提升机提升，用于井下煤炭提升兼进部分风。断面直径为5.5米，净断面面积为23.75m2，表土层掘进断面积为32.17m2，基岩段掘进断面积32.17 m2，井深246.4m，基岩段不用加厚井壁。主井井筒断面和井筒特征表分别见图2.3表2.4。图2.3 主井井筒断面表2.4 主井筒特征表主立井断面参数表壁厚4
44、00mm净断面积23.75m井筒直径5500mm周长17.28m（2）副井位于矿井工业场地，担负全矿的材料和设备提升，井筒内设梯子间兼矿井的一个安全出口。副立井内采用一对1.5t双层单车罐笼；井筒断面直径6.5m，净断面面积为33.18m2，表土层掘进断面积为42.97m2，基岩段掘进断面积42.97m2，井深400m，基岩段不加厚井壁。副井井筒断面和井筒特征表分别见图2.4表2.5。图2.4 副井井筒断面表2.5 副井筒特征表副立井断面参数表壁厚400mm净断面积33.18m 井筒直径6500mm周长20.42m（3）风井回风立井位于矿井工业场地，井筒净直径5.5m，净断面面积为23.75m2，表土层掘进断面积为31.17m2，基岩段
